[发明专利]一种消除负阻效应的RC-IGBT器件结构

说明书

本发明提供了一种消除负阻效应的RC‑IGBT器件。该RC‑IGBT器件与传统器件相比，在N型集电区和P型集电区上方有混合交替排列的N型和P+型缓冲层，且最靠近N型集电区的P+柱边缘超过N型缓冲层。由于上述混合交替排列N型和P型的缓冲层对场截止区的多区段的隔离作用，电子或空穴需要爬过多个P型区域，增长了载流子运动路径，从而增大了RC‑IGBT器件在导通初期N型集电区上方电势差，使得该PN结更容易开启，器件更容易从单极导通转换为双极导通，进而抑制了RC‑IGBT器件在导通初期所产生的Snapback效应。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种消除负阻效应的RC-IGBT器件结构。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)，是一种集成了MOS(绝缘栅型场效应晶体管)控制和双极导通BJT(双极型晶体管)组成的功率半导体器件，相比传统VDMOS器件，IGBT具有电导调制作用，是一种双极器件。具有MOSFET的输入阻抗高、控制功率小、驱动电路简单、开关速度高、开关损耗小的优点，同时具有双极功率晶体管的电流密度大、饱和压降低、电流处理能力强的优点。

电力电子系统中，IGBT通常需要与反向并联的快恢复二极管(Fast RecoveryDiode，简称为FRD)配合使用。因此将FRD与IGBT单片地集成在一起的逆导型IGBT(ReverseConductive IGBT)近年来得到了国内外的广泛关注。由于单片集成的IGBT和FRD共用同一个结终端，因此RC-IGBT大大提高了硅片的利用率，降低了成本，并且避免了互连引线等的寄生效应，提高了器件的可靠性。相对传统IGBT器件，RC-IGBT在成本和性能上的巨大优势，使得该器件具备了巨大的发展潜力。在关断瞬态期间，RC-IGBT的N型集电区为漂移区残留的载流子提供了一条快速抽走的通道，因此可以大大减少关断时间。然而，传统RC-IGBT在正向导通初期，器件由单极导通向双极导通转换过程中，会存在一个负阻区，称作Snapback现象，严重时导致器件无法开启，对器件可靠性及性能造成危害。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种消除负阻效应的RC-IGBT器件结构，以解决现有技术中的RC-IGBT在正向导通初期产生的snapback现象，从而对器件可靠性及性能造成危害的问题。

本发明一种消除负阻效应的RC-IGBT器件结构，传统的RC-IGBT器件通过离子注入在N型衬底背面形成一定厚度的N-buffer层，N-buffer层的宽度小于N-漂移区的宽度；一定厚度的N-buffer层通过离子注入形成P+柱，进而形成一个N-buffer层内部下沿带有多个P+柱的混合交替排列N型和P型的缓冲层；N型集电区和P型集电区被空隙分隔开，所述的N型集电区上方的P+柱不与P型集电区接触；N-buffer层中最靠近N型集电区一侧的P+柱边缘超出N-buffer层。

作为优选，所述的P+柱数量为三个。

作为优选，所述的离子注入一定厚度的N-buffer层的掺杂浓度为1×10¹⁶cm^-3，厚度为6μm。

作为优选，所述的离子注入一定厚度的N-buffer层的N型集电区上方的开口宽度为1.2μm。

作为优选，所述的离子注入一定厚度的混合P+/N-buffer层的P+型掺杂浓度为1×10¹⁷cm^-3，厚度为5μm。

本发明的有益效果在于：由于上述混合交替排列N型和P型的缓冲层对场截止区的多区段的隔离作用，载流子需要爬过多个P型区域，增长了载流子运动路径，从而增大了RC-IGBT器件在导通初期N型集电区上方电势差，使得该PN结更容易开启，器件更容易从单极导通转换为双极导通，进而抑制了RC-IGBT器件在导通初期所产生的Snapback效应。

附图说明

图1示出了传统RC-IGBT结构示意图；